随着工业4.0的兴起,生产车间自动化和无人化已经成为必然。机器人在中国的发展中扮演着举足轻重的角色,这些年来,四大机器人家族一直在赚取巨额的利润。虽然机器人技术已经不再是什么机密,中国制造企业也在逐步成长,但其关键零件仍然被国外生产厂家牢牢控制,中国的机器人工业依然处于被动地位。
机器人的核心部件包括控制器、伺服电机和减速器。三大关键零部件均需进口,国内产品质量与世界一流品牌相比还有较大差距。值得庆幸的是,我国在减速机领域取得了重大突破,有望在今后的国际市场上更进一步,在中国机器人领域占有一席之地。
减速器是动力源和执行器的驱动装置,它把高速度的功率通过输入轴上的小齿轮啮合,然后再进行一系列的减速器,最后输出到输出轴上的大齿轮。通过减小速度和增加扭矩,可以准确地控制机械手的运动。RV减速器一般有两种,一种是安装在基座、臂、肩膀等重载部位。另一种是在小臂、手腕、手指关节等负荷较小的部位安装的谐振减速器。
日本公司长期垄断了减速机。在这些行业中,帝人(又名博纳特斯克)和哈默纳科(Humanico)分别占据了 RV减速器的市场份额。减速机的结构很简单,只有三个零件,其生产工艺和精度都是一个难题。
以谐波减速器为例,它的工艺简单,它包括三个主要部件:谐波发生器、柔轮和钢轮。波发生装置在柔轮上引起一定的弹性,从而带动钢轮旋转。传动比大,体积小,易于控制,传动精度高。
谐波减速器的精确度可达微米级。在设计、材料、加工工艺、装配、轴承、密封、成品检测等各方面,都要求有较高的技术支持。
柔轮的材质为40 Cr合金,如40 CrMoNiA,40 CrA。我国产品与国外产品存在较大的差异,使得柔轮材料仍然依靠进口。在轮子上,多数使用球铁,具有良好的韧性和耐磨性,同时具有良好的加工能力。
在加工过程中,由于精密程度的原因,导致了生产效率的低下。哈默纳科公司是业内的领军企业,一分钟能完成2-3个零件,这还是因为他们的技术比较成熟。我国的公司仍在使用传统的插齿、滚齿、电火花切割等工艺,这些工艺不能大规模生产,且成本较高,制造周期较长。我国的机器人工业还有很长的路要走,我们希望能有更多的好公司出现!